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了解影响PCB可制造性的关键因素

文章来源: 智力创电路板 人气:102 发表时间:2020-09-14 10:06:01

        作为电子产品必不可少的部分,PCB在实现电子产品的功能方面起着关键作用,这导致PCB设计的重要性日益凸显,因为PCB设计的性能直接决定了电子产品的功能和成本。出色的PCB设计能够使电子产品远离很多问题,从而确保产品能够顺畅地制造并能够满足实际应用的所有需求。

六层储存模块 PCB 板.png

        在促成PCB设计的所有要素中,制造设计(DFM)绝对是必不可少的要素,因为它将PCB设计与PCB制造联系起来,以便在电子产品的整个生命周期中尽早发现问题并及时解决。随着在PCB设计阶段考虑电子产品的可制造性,PCB设计的复杂性将会增加。在电子产品设计的生命周期中,DFM不仅可以使电子产品平稳地参与自动化生产,并节省制造过程中的人工成本,而且可以有效地缩短制造生产时间,以保证最终电子产品的及时完成。

  PCB可制造性

由于将可制造性与PCB设计结合在一起,因此制造设计是导致高效制造,高质量和低成本的关键要素。PCB可制造性研究的范围广泛,通常可分为PCB制造和PCB组装。

  PCB制造

就PCB制造而言,应考虑以下方面:PCB尺寸、PCB形状、工艺边和Mark点。一旦在PCB设计阶段未能完全考虑到这些方面,除非采取额外的处理措施,否则自动芯片贴片机可能无法接受预制的PCB。更糟的是,有些板无法利用手动焊接参与自动制造。结果,制造周期将延长并且人工成本也会增加。

  1、PCB尺寸

每个芯片安装器都有其自己所需的PCB尺寸,根据每个安装器的参数而不同。例如,芯片安装器接受的最大PCB尺寸为500mm * 450mm,而最小PCB尺寸为30mm * 30mm。这并不意味着我们不能处理小于30mm * 30mm的PCB组件,并且当需要较小的尺寸时,就可以依靠拼板。当只能依靠人工安装而人工成本上升且生产周期失控时,芯片贴片机永远不会接受尺寸太大或太小的PCB。

因此,在PCB设计阶段,必须充分考虑自动安装制造所设定的PCB尺寸要求,并且必须将其控制在有效范围内。

上图演示了完成的PCB拼板设计文件。作为5x2拼板,每个方形单元都是一块单板,尺寸为50mm * 20mm。每个单元之间的连接是通过V-cut/V-scoring技术实现的。在此图像中,整个正方形显示的拼板最终尺寸为100mm * 100mm。根据上述拼板尺寸要求,可以得出结论,拼板尺寸在可接受的范围内。

2、PCB形状

除PCB尺寸外,所有芯片贴片机都对PCB形状提出了要求。普通的PCB形状应为矩形,其长与宽之比应为4:3或5:4(最佳)。如果PCB的形状不规则,则在SMT组装之前必须采取额外的措施,从而导致成本增加。为了阻止这种情况的发生,必须在PCB设计阶段将PCB设计为普通形状,以便满足SMT要求。然而,在实际情况下很难做到这一点。当某些电子产品的形状必须不规则时,必须使用邮票孔以使最终PCB的形状具有普通形状。组装后,可以从PCB上省去多余的辅助挡板,从而满足自动安装和空间的要求。

图为不规则形状的PCB,并通过相关软件添加了处理边缘。整个电路板尺寸为80mm * 52mm,而正方形面积为实际PCB的尺寸。右上角区域的大小为40mm * 20mm,这是由邮票孔桥接所产生的辅助工艺边。

  3、工艺边

为了满足自动制造的需求,必须在PCB上放置工艺边以固定PCB。

在PCB设计阶段,应事先留出5mm宽的工艺边,其中不留任何组件和走线。通常将技术导轨放置在PCB的短边,但是当长宽比超过80%时可以选择短边。组装后,可以将作为辅助生产角色的工艺边拆除。

4、基准点(Mark点)

对于安装了组件的PCB,应添加Mark点作为公共参考点,以确保每个组装设备都能准确确定组件位置。因此,Mark点是自动制造所需的SMT制造基准。

组件需要2个Mark点,而PCB需要3个Mark点,这些标记应放置在PCB板边缘并覆盖所有SMT组件。Mark点与板边缘之间的中心距离应至少为5mm。对于带有双面贴装SMT元件的PCB,在两个面上都应有Mark点。如果组件放置得过于密集而无法在板上放置Mark点,则可以将它们放置在工艺边上。

  PCB组装

PCB组装,简称PCBA,实际上是在裸板上焊接组件的过程。为了满足自动化制造的要求,PCB组装对组件封装和组件布局提出了一些要求。

  1、组件包装

在PCBA设计过程中,如果组件封装不符合合适的标准并且组件之间的距离太近,则不会进行自动安装。

为了获得最佳的组件封装,应使用专业的EDA设计软件来与国际组件封装标准兼容。在PCB设计过程中,鸟瞰图区域绝不能与其他区域重叠,并且自动IC贴片机将能够准确识别并进行表面贴装。

2、组件布局

组件布局是PCB设计中的一项重要任务,因为它的性能与PCB外观和制造工艺的复杂程度直接相关。

在组件布局过程中,应确定SMD组件和THD组件的装配面。在这里,我们将PCB的正面设置为组件A侧,而背面设置为组件B侧。组件布局应考虑组装形式,包括单层单包装组装、


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